CN103118334A - 基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，该方法包括：使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区在PMCH信道上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同下行数据；根据所述集群业务会话的用户分布情况，查找增益对照表，得到增益值，并据此调整PMCH信道下行发送功率；将单频网分成多个子载波组，并且相邻小区边界以及同频的单频网之间使用的子载波组正交。借助于本发明方案，能有效降低PMCH信道下行发送功率，并有效避免或降低集群用户间干扰。本发明还提供了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，包括基站时间同步模块、资源分配模块、发送功率调整模块和下行数据发送模块。

Description

基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种基于eMBMS(增强型多媒体广播/多播)的数字集群系统下行数据发送方法及装置。

背景技术

在E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，演进的通用移动通信系统陆上无线接入网)中，eMBMS提供单频网的处理模式。UE(UserEquipment，用户设备)可在RRC_CONNECTED(无线资源控制连接)或者RRC_IDLE(无线资源控制空闲)状态下接收eMBMS。正在接收eMBMS业务要求不影响来话呼叫，或呼叫发起。eMBMS为多小区传输，多个小区传输eMBMS业务在一个MBSFN(Multicast/Broadcast over Single FrequencyNetwork，组播单频网，以下简称单频网)区域内，多个小区同步传输eMBMS业务，MTCH(MBMS point-to-multipoint Traffic Channel，组播业务信道)和MCCH(MBMS point-to-multipoint Control Channel，组播控制信道)均有映射到多播信息MCH(Multicast Channel，组播信道)进行点到多段的传输。多个MCH的调度由MCE(Multi-cell/multicast Coordination Entity，多小区/多播协调实体)实现。eMBMS的通知机制，通知在整个修改周期内下发，携带M-RNTI(MBMS Radio Network Temporary Identity MBMS，无线网络临时标识)的DCIformat 1C(Downlink Control Information，格式为1C的下行控制信息)在PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)上发送，指出哪个MBSFN的MCCH变化。

宽带数字集群通信系统有着广泛的应用市场，在政府部门、公共安全、应急通信、电力、民航、石油化工和军队等领域都有着高速数据、视频以及构建于此基础之上的多种应用。宽带集群业务下行链路类似于eMBMS业务是广播，上行链路和普通业务是一致的。

集群系统区别于公众系统的特性在于，集群系统需要具备高效的指挥调度特性，并且要求网络具有高可靠性和安全性。对于集群业务来说，群组中非话权用户适合在RRC_CONNECTED或者RRC_IDLE状态接收集群业务。群组中话权用户则必须保持在RRC_CONNECTED状态。基于eMBMS的集群会话不同于传统会话业务，既有上行数据链路，又有下行组播数据链路，并且上行链路是单工的，在一个组呼/可视组呼内只能有一个用户有上行链路，组内其他用户共享一条下行链路。

综上集群通信系统的业务特征，通信技术领域已出现基于eMBMS的TD-LTE宽带数字集群业务的实现方法。该方法采用eMBMS架构承载集群业务，将集群业务组呼映射为MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service，多媒体广播多播业务)会话，组呼中下行共享链路重用MBMS会话的下行链路的无线接入承载。根据集群业务特性，下行链路是广播发射，集群业务系统的非话权用户随机散落不同小区内，距离远近也是随机的。由于此特性集群业务容易产生不同群组间用户的干扰，在同频小区组网的情况下这种干扰会更加明显。

发明内容

本发明提供一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法及装置，以解决现有技术中基于eMBMS的数字集群用户间干扰较大的问题。

作为本发明的一个方面，提供了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，该方法包括：

在一个单频网中，使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区的eNodeB(演进型基站)保持时间同步；

使所述部分或全部小区在PMCH(Physical multicast channel，物理组播信道)上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同的下行数据。

进一步地，所述基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法还包括：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率。

更进一步地，所述集群业务会话的用户分布情况是按照如下方法得到的：

根据各用户的接收功率测量信息，计算各用户的路损，然后根据各用户的路损得到用户的分布情况。

更进一步地，根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率，是在MCE中实现的。

再进一步地，根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率，具体包括：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数，查找增益对照表，得到增益值，然后将PMCH信道上的初始下行发送功率减去该增益值，得到的差作为调整后的PMCH信道下行发送功率。

进一步地，所述基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法还包括：

将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组；

在对新建集群业务会话分配频域资源时，优先对其分配未被与当前单频网同频的其他单频网占用的子载波组；如果所有的子载波组均已被其他同频单频网占用，则优先分配与当前单频网之间干扰最小的其他同频单频网占用的子载波组。

更进一步地，在将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组时，是以REG(Resource Element Group，源单元组)或RBG(Resource Block Group，资源块组)为基本单位的，若干个基本单位组成一个子载波组。

更进一步地，在分配频域资源时，相邻小区边界使用的子载波组相互正交。

更进一步地，所述对新建集群业务会话分配频域资源，是在MCE中完成的，MCE将频域资源分配情况通过控制信令发给eNodeB。

作为本发明的另一个方面，提供了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，该装置包括：

基站时间同步模块，用于在一个单频网中，使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区的eNodeB保持时间同步；

下行数据发送模块，用于使所述部分或全部小区在PMCH信道上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同的下行数据。

进一步地，所述基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置还包括发送功率调整模块，该模块用于：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数，查找增益对照表，得到增益值，然后将PMCH信道上的初始下行发送功率减去该增益值，得到的差作为调整后的PMCH信道下行发送功率。

进一步地，所述基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置还包括资源分配模块，该模块用于：

将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组；

在对新建集群业务会话分配频域资源时，优先对其分配未被与当前单频网同频的其他单频网占用的子载波组；如果所有的子载波组均已被其他同频单频网占用，则优先分配与当前单频网之间干扰最小的其他同频单频网占用的子载波组。

本发明有益效果如下：

本发明采用多小区同步发送下行数据，能有效降低PMCH信道下行发送功率，并通过测量集群用户的分布情况，得到单频网多小区发送增益，进一步降低单频网多小区发送功率，使得eNodeB节能降耗。

本发明在下行频域资源分配时，划分和使用正交的子载波组，发送各个集群业务，有效避免和减少边缘用户的小区间干扰和同频的单频网间的干扰，达到了降低集群用户间干扰、提高用户体验的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法的流程图；

图2为本发明实施例的基于eMBMS的单频网集群系统组网方式示意图；

图3为本发明实施例的PMCH信道下行功率控制流程示意图；

图4为本发明实施例的基于REG的子载波组划分示意图；

图5为本发明实施例的子载波组分配流程示意图；

图6为本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，图1是本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法包括如下处理：

步骤S101，集群业务会话建立在单频网内，在一个单频网区域中的集群业务会话所属单频网各小区中的部分或全部小区向该集群业务会话的非话权用户同时在物理组播信道上发送下行数据。eMBMS协议规定一个单频网包含15个PMCH物理组播信道，1个物理组播信道包含29个集群业务会话，因此一个单频网可包含多个集群业务会话。

本实施例中，基于eMBMS的单频网集群系统组网方式如图2所示。图2中标示了由3个单频网组成的一个组网方式，每个单频网中包含7个小区。当集群业务会话建立在单频网1中，单频网1中的7个小区同时给集群业务会话的非话权用户发送相同的业务，下行的资源分配方式也相同。集群用户接收时，收到单频网内7个小区的多径合并后的子载波的能量。该实施例中，也可以采用单频网1中7个小区中的部分小区例如3个小区或5个小区同时给集群业务会话的非话权用户发送相同的业务。

该步骤中，负责在物理组播信道上向该集群业务会话的非话权用户同时发送下行数据的各小区的eNodeB在时间上同步。这样，在相同的时间和频域中发射相同的内容，来自不同小区子载波的能量在空中传输过程中自然地结合在一起。终端接收来自不同小区子载波的能量，获得多径效果，终端接收到各小区子载波的能量就像来自单个小区一样，各小区子载波的能量合并，而且不存在同一个单频网内的小区间干扰，对小区边缘用户能够带来大的覆盖区域和良好信噪比。

步骤S102，集群用户周期性地向eNodeB反馈功率测量信息，用于评估用户在单频网内的分布情况，以调整单频网承载集群业务会话的PMCH信道的下行发送功率。该步骤具体包括：

步骤S1021，eNodeB接收用户反馈的功率测量信息，单频网内所有eNodeB将用户测量信息上传给MCE，MCE汇总并计算出集群用户的路损，进而得到用户的分布情况。

步骤S1022，通过组网仿真获得单频网中用户分布对应的增益表，结合用户的分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数，查表获得对应的增益值，然后根据增益值对PMCH信道下行发送功率进行调整。

用户分布是指用户在小区中所处的位置，代表用户距离基站的远近程度，通过路损得到用户分布情况，然后通过查找PMCH上面承载的集群业务会话用户的分布情况(统计分布概率)以及当前单频网发送PMCH的小区个数，查找增益对照表，得到增益值。增益值可正可负，如果单频网内只有集群会话所在的一个小区发送时，则增益值是负值，多个小区发送时，增益值是正值。

实际采用的PMCH信道下行发送功率(即调整后的功率)为PMCH信道的初始发送功率减去增益值。PMCH信道的初始下行发送功率是通过链路仿真得到，并且在网管上面直接配置的。链路仿真时，通过设置满足一定的误块率，以及满足一定的集群用户分布概率，得到PMCH信道的初始下行发送功率，集群用户分布概率表示集群用户处于小区边缘或者小区中心的比例值。

处于单频网内中心和边缘的多小区发送功率增益值不同，处于边缘的功率增益值要大于处于中心的功率增益值。若当前单频网只有一个小区发送时，由于没有了多小区增益，查增益表得到的增益值是负值，由于是减法操作，实际PMCH信道发送功率是增加的；如果是两个以上小区发送，查增益表得到的增益值是正值，则实际PMCH信道发送功率是减少的，但是要两个以上小区同时发送下行数据。

步骤S103，MCE中将单频网在频域上分成两个以上的子载波组，结合用户的分布情况和网络内子载波资源的使用情况，分配频域资源。

本实施例中，是按照集群业务会话的Qos(服务质量)来分配无线资源的，具体是以REG或RBG为基本单位，若干个连续或者非连续的基本单位组成一个子载波组。该步骤中，分配频域资源具体包括：

步骤S1031，在MCE中标记所有单频网的子载波组分配情况记录表，当有新的集群业务会话需要分配无线资源时，MCE先在当前所属单频网中选择空闲的子载波组，并且搜索是否有和当前单频网同频的网络，如果没有搜索到同频的单频网，则执行步骤步骤S1032；如果搜索到同频的单频网，则执行步骤步骤S1033。

步骤S1032，MCE没有搜索到和此单频网同频的单频网，直接分配空闲的子载波组。

步骤S1033，MCE搜索出有同频的单频网，进一步搜索此将要分配的空闲子载波组在同频网中是否占用，如果没有占用，直接分配空闲的子载波组。如果MCE搜索出当前单频网中空闲子载波组在其他同频单频网中都已经使用，测量同频的单频网与当前单频网的邻区干扰情况，使用干扰最小的邻区单频网对应的空闲子载波组，来分配单频网的子载波资源。

分配频域资源时，在满足业务需求的前提下，实现相邻小区边界使用的子载波均相互正交，保证使用相同频率子载波的用户距离足够远，有效避免和减少了相邻小区在边缘的用户同频干扰。

步骤S1034，MCE将分配的子载波组的信息通过控制信令发送给eNodeB。

下面再结合图3至图5对本发明方法的实施细节做进一步详细说明。

图3为本发明实施例的PMCH信道下行功率控制流程示意图，如图3所示，本发明实施例的PMCH信道下行功率控制流程具体包括：

步骤S301：初始建立集群业务会话时，使用单频网PMCH信道的初始下行发送功率发送；

步骤S302：利用用户反馈的测量信息，获得用户的路损情况以及分布情况；

步骤S303：利用PMCH信道上承载的集群业务会话的用户的分布情况以及集群业务会话使用的小区个数，查增益对照表得到增益值，增益值是PMCH信道下行发送功率的调整值；实际采用的下行PMCH信道下行发送功率＝PMCH信道的初始下行发送功率-增益值；

步骤S304：根据周期上报的测量情况，重复步骤S302和步骤S303的计算过程。

图4为本发明实施例的基于REG的子载波组划分示意图，图4中，R4代表MBSFN参考信号，只在MBSFN子帧发送，并且在天线端口4上发送；l代表一个时隙内的OFDM符号数；even-numbered slots表示偶数时隙；odd-numbered slots表示奇数时隙；Antenna port 4表示天线端口4。如图4所示，REG是控制信道资源映射的基本单位，一个REG包含4个或者6个连续的RE(Resource Element，资源单元)，一个RE代表一个子载波，若干个连续或非连续的REG组成一个子载波组。每个单频网划分为多个子载波组，同频的单频网使用不同的子载波组。这样就保证了同频的单频网的PMCH信道使用的子载波组的正交性，降低了边缘用户的干扰。如果在资源占用较大的情况下，子载波组使用率较高而必须对同频的单频网使用相同的子载波组时，优先考虑相距最远的同频单频网的PMCH信道使用相同的子载波组。

对于宽带业务，考虑到用户占用的资源较多的情况，可以RBG为基本单位划分子载波组，若干个连续或非连续的RBG组成一个子载波组，一个RB(Resource Block，资源块)中有12个连续的RE，根据小区带宽不同，一个RBG包含1～4个RB。

图5为本发明实施例的子载波组分配流程示意图，如图5所示，本发明实施例的子载波组分配流程包括：

步骤S501：基于eMBMS的集群系统组网后获得所有小区的频点和带宽，在集群系统中建立集群业务会话。

步骤S502：MCE判断申请的集群业务会话所属的单频网是否和其他单频网同频，若是同频单频网，转到步骤S503，否则转到步骤S505。

步骤S503：搜索多个同频单频网可用子载波组资源，按照集群业务会话申请先后顺序和业务量大小分配子载波组，将此单频网PMCH信道占用的子载波组标注为已使用，并且在所有其他同频单频网中标记为被某个单频网使用；如果所有集群业务会话都能得到资源分配，转到步骤S506，否则转到步骤S504。

步骤S504：当仍有集群业务会话需要分配资源，但是此单频网所有子载波组都被标记为被同频单频网中的某些单频网使用，对所有这些同频单频网按照和当前新建集群业务会话的同频网的距离远近进行排序，依次选择距离从远到近的同频单频网使用的子载波组分配给当前集群组，将占用的子载波组在此小区中标注为已使用。所有资源都分配完成后，转到步骤S506。

步骤S505：对于异频单频网，按照集群组申请先后顺序和业务量大小分配可用的子载波组。

步骤S506：MCE完成子载波组分，并且通过控制信令将集群业务使用的子载波组信息通知eNodeB。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，图6是本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置的结构示意图，如图6所示，本发明实施例的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置包括基站时间同步模块601、资源分配模块602、发送功率调整模块603和下行数据发送模块604。以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

具体地，基站时间同步模块601用于在一个单频网中，使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区的eNodeB保持时间同步。

资源分配模块602用于将每个单频网在频域上分成两个以上的子载波组；并且在对新建集群业务会话分配频域资源时，优先对其分配未被与当前单频网同频的其他单频网占用的子载波组；如果所有的子载波组均已被其他同频单频网占用，则优先分配与当前单频网之间干扰最小的其他同频单频网占用的子载波组。当前单频网是指该新建集群业务会话所在的单频网。

发送功率调整模块603用于根据集群业务会话的用户分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数，查找增益对照表，得到增益值，然后将PMCH信道上的初始下行发送功率减去该增益值，得到的差作为调整后的PMCH信道下行发送功率。

下行数据发送模块604用于使上述时间同步的部分或全部小区在PMCH信道上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同的下行数据。

本发明基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置的具体实施方式可参考对本发明基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法的描述。

综上所述，本发明对基于eMBMS的数字集群系统的下行数据采用单频网多小区发送，UE端接收得到合并增益，可降低小区下行发送功率；使用单频网内子载波组分配方式，保证了子载波组的正交性，降低了边缘用户的干扰。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (12)

1.一种基于增强型多媒体广播/多播eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，包括：

在一个单频网中，使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区的演进型基站eNodeB保持时间同步；

使所述部分或全部小区在物理组播信道PMCH上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同的下行数据。

2.如权利要求1所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，还包括：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率。

3.如权利要求2所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，所述集群业务会话的用户分布情况是按照如下方法得到的：

根据各用户的接收功率测量信息，计算各用户的路损，然后根据各用户的路损得到用户的分布情况。

4.如权利要求2所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率，是在多小区/多播协调实体MCE中实现的。

5.如权利要求4所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，根据所述集群业务会话的用户分布情况，调整PMCH信道下行发送功率，具体包括：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数查找增益对照表，得到增益值，然后将PMCH信道上的初始下行发送功率减去该增益值，得到的差作为调整后的PMCH信道下行发送功率。

6.如权利要求1至5中任一项所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，还包括：

将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组；

在对新建集群业务会话分配频域资源时，优先对其分配未被与当前单频网同频的其他单频网占用的子载波组；如果所有的子载波组均已被其他同频单频网占用，则优先分配与当前单频网之间干扰最小的其他同频单频网占用的子载波组。

7.如权利要求6所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，在将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组时，是以源单元组REG或资源块组RBG为基本单位的，若干个基本单位组成一个子载波组。

8.如权利要求6所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，在分配频域资源时，相邻小区边界使用的子载波组相互正交。

9.如权利要求6所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送方法，其特征在于，所述对新建集群业务会话分配频域资源，是在MCE中完成的，MCE将频域资源分配情况通过控制信令发给eNodeB。

10.一种基于增强型多媒体广播/多播eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，其特征在于，包括：

基站时间同步模块，用于在一个单频网中，使集群业务会话所属单频网各小区中部分或全部小区的eNodeB保持时间同步；

下行数据发送模块，用于使所述部分或全部小区在PMCH信道上同时向该集群业务会话的非话权用户发送相同的下行数据。

11.如权利要求10所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，其特征在于，还包括发送功率调整模块，该模块用于：

根据所述集群业务会话的用户分布情况，以及集群业务会话使用的小区个数，查找增益对照表，得到增益值，然后将PMCH信道上的初始下行发送功率减去该增益值，得到的差作为调整后的PMCH信道下行发送功率。

12.如权利要求10或11所述的基于eMBMS的数字集群系统下行数据发送装置，其特征在于，还包括资源分配模块，该模块用于：

将每个所述单频网在频域上分成两个以上的子载波组；

在对新建集群业务会话分配频域资源时，优先对其分配未被与当前单频网同频的其他单频网占用的子载波组；如果所有的子载波组均已被其他同频单频网占用，则优先分配与当前单频网之间干扰最小的其他同频单频网占用的子载波组。

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